84. Регистры сдвига. Общие понятия. Пример цифровой схемы с использованием регистра сдвига.
Регистры сдвига предназначены для преобразования информации путем ее сдвига под воздействием тактовых импульсов. Такие регистры представляют совокупность последовательно соединенных триггеров, как правило, двухступенчатой структуры. Число триггеров определяется разрядностью записываемого слова. По направлению сдвига информации различают регистры прямого сдвига (вправо, т. е. в сторону младшего разряда), обратного сдвига (влево, т. е. в сторону старшего разряда) и реверсивные, допускающие сдвиг в обоих направлениях.
Наиболее широко распространены регистры сдвига на D-триггерах со статическим (рис. 2.39) или с динамическим управлением. Такие регистры имеют один информационный вход, вход для тактовых импульсов (импульсов сдвига) и установочный вход. Выходы в регистре могут быть с каждого разряда для считывания информации одновременно со всех разрядов, т. е. параллельным кодом.
|
85.Запоминающие устройства. Общие понятия. Операции считывания и записи в зу.
Запоминающие устройства (ЗУ) служат для хранения информации и обмена ею с другими частями вычислительной машины или системы. Их можно классифицировать по роли в системе и механическому исполнению.
В зависимости от назначения ЗУ можно разделить на три крупных класса: - внутренняя память; - буферная память; - внешняя память.
Устройства внутренней памяти непосредственно участвуют в процессе преобразования информации, обмениваясь данными с процессором ЭВМ или вычислительной системы. Внешняя память содержит большие массивы информации, хранит их в течение длительного времени и обменивается данными с внутренней памятью. Буферные ЗУ предназначены для промежуточного хранения данных при обмене между внешней и внутренней памятью.
Перед записью информации регистр устанавливается в нулевое состояние подачей положительного импульса по шине «Уст 0». Записываемая информация должна быть представлена последовательным кодом. Запись осуществляется поразрядно со стороны старшего (рис. 2.39) или младшего разряда (направление сдвига указывается стрелкой на условном обозначении регистра) путем продвижения кодовой комбинации с каждым тактовым импульсом от разряда к разряду. Следовательно, для записи N-разрядного слова необходимы N-импульсов сдвига.
Считывание информации последовательным кодом осуществляется, как и запись, поразрядным сдвигом записанной кодовой комбинации к выходу с каждым тактовым импульсом. Следовательно, для считывания N-разрядного слова необходимы N-импульсов сдвига. Считывание информации параллельным кодом происходит в паузе между последним импульсом сдвига одного цикла записи и первым импульсом сдвига другого цикла записи, т. е. в интервале времени, когда на С-входах триггеров нулевой уровень и они находятся в режиме хранения.
86.Параллельный регистр сдвига. Работа.
В параллельном регистре на тактируемых D-триггерах код запоминаемого числа подается на информационные входы всех триггеров и записывается в регистр с приходом тактового импульса. Выходная информация изменяется с подачей нового входного слова и с приходом следующего синхроимпульса. Такие регистры используют в системах оперативной памяти. Число триггеров в них равно максимальной разрядности хранимых слов. Кольцевое перемещение – это, когда данные с выхода устройства возвращаются на его вход и не теряются (обозначены штрихом)
87. Универсальный регистр сдвига ИС К555ИР11.Выходы.Режимы работы.Часто требуются более сложные регистры: с параллельной синхронной записью информации, реверсивные, реверсивные с параллельной записью информации. Такие регистры называют универсальными. Рассмотрим одну из таких микросхем (аналог К155ИР11) – 4-разрядный двунаправленный универсальный регистр сдвига
выходы q1 q2 q3 q4 |
|
|
Возможны 4 режима работы данного регистра: параллельная загрузка; сдвиг вправо (в направлении от Q1 к Q4); сдвиг влево (в направлении от Q4 к Q1); блокировка. |
|
|
88.Сдвиг вправо осуществляется синхронно с прохождением фронта тактового импульса при установке на входе S0 сигнала высокого, а на входе S1 сигнала низкого уровней. В этом режиме данные в последовательной форме поступают на вход сдвига вправо (DR).
89. При установке на управляющем входе S0 сигнала низкого, а на входе S1 сигнала высокого уровней данные синхронно сдвигаются влево, а новые данные поступают на последовательный вход сдвига влево (DL).
90.91.92. Микросхема ИР11 (рис. 50) - универсальный четырехразрядный сдвигающий регистр, позволяет производить как параллельную запись информации, так и ее сдвиг вправо и влево. Имеет входы: D1 -D4 - для подачи информации при параллельной записи; DR - при последовательной записи и сдвиге вправо (в сторону возрастания номеров выходов); DL - то же и сдвиге влево; SR и SL - управляющие, С - для подачи тактовых импульсов и R - сброса.
При подаче лог. 0 на вход R происходит установка триггеров регистра в 0. При лог. 1 на входе R режим работы определяется управляющими сигналами на входах SR и SL При лог. 1 на входе SR и лог. 0 на входе SL по спадам импульсов отрицательной полярности на входе С происходит последовательный прием информации с входа DR и сдвиг вправо. При лог. 1 на входе SL и лог. 0 на входе SR происходит прием информации с входа DL и сдвиг влево. При лог. 1 на обоих входа SR и SL по спаду импульса отрицательной полярности на входе С произойдет параллельная запись информации со входов D1 - D4.
Если на входах SR и SL лог. 0, переключение триггеров регистра при изменении информации на входе С не происходит.
93• Цифровая система –это частный случай электронной системы, производящей обработку информации представленной в цифровом виде.
Характерная особенность традиционной цифровой системы состоит в том, что алгоритмы обработки и хранения информации в ней жестко связаны со схемотехникой системы. То есть изменение этих алгоритмов возможно только путем изменения структуры системы, замены электронных узлов, входящих в систему, и/или связей между ними. Например, если нам нужна дополнительная операция суммирования, то необходимо добавить в структуру системы лишний сумматор. Или если нужна дополнительная функция хранения кода в течение одного такта, то мы должны добавить в структуру еще один регистр. Естественно, это практически невозможно сделать в процессе эксплуатации, обязательно нужен новый производственный цикл проектирования, изготовления, отладки всей системы.
94) Правила сложения двоичных чисел. Логические выражения и КЛС полусумматора.
Правила сложения двоичных чисел:
Правило 1) 0 + 0 = 0 Правило 2) 0 + 1 = 1 Правило 3) 1 + 0 = 1 Правило 4) 1 + 1 = 0 при этом переносим единицу в старший разряд, таким образом получаем - 10.
Логические выражения:
Логический эл-т И (умножение, конъюнкция):
Y=X1*X2
-
X1
X2
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Логический эл-т ИЛИ (сложение, дизъюнкция):
Y=X1+X2
-
X1
X2
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Лог. Оператор НЕ (инвертор)
Y=X(над Х сверху черта)
-
X
Y
1
0
0
1
Лог. Эл-т ИЛИ-НЕ
-
X1
X2
Y
Y’
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
Лог. Эл-т И-НЕ
-
X1
X2
Y
Y’
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
Искл ИЛИ
-
X1
X2
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Искл ИЛИ-НЕ
-
X1
X2
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
КЛС полусумматора:
96. Типы ПЗУ. Сравнительная характеристика.
1. ПЗУ, основанные на магнитном принципе хранения информации.
Принцип работы этих устройств основан на изменении направления вектора намагниченности участков ферромагнетика под воздействием переменного магнитного поля в соответствии со значениями битов записываемой информации.
Ферромагнетик – вещество, способное при температуре ниже определенного порога (точки Кюри) обладать намагниченностью при отсутствии внешнего магнитного поля.
Считывание записываемых данных в таких устройствах основано на эффекте электромагнитной индукции или магниторезистивного эффекта. Этот принцип реализуется в устройствах с подвижным носителем в виде диска или ленты.
Электромагнитной индукцией называется эффект возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока проходящего через него.
Магниторезистивный эффект основан на изменении электрического сопротивления твердотельного проводника под действием внешнего магнитного поля.
Основное преимущество данного типа – большой объем хранимой информации и низкая стоимость единицы хранимой информации. Основной недостаток – наличие подвижных частей, большие габариты, низкая надежность и чувствительность к внешним воздействиям (вибрация, удары, перемещения и т.д.)